Dalla Fisica all'Imprenditoria Così é (se vi pare)
Dalla Fisica all'Imprenditoria Così é (se vi pare)
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Piero.Zucchelli@gmail.com<br />
<strong>Dalla</strong> <strong>Fisica</strong><br />
all’Imprenditoria<br />
<strong>Così</strong> <strong>é</strong> (<strong>se</strong> <strong>vi</strong> <strong>pare</strong>)
TEST:<br />
Flashback: cosa <strong>é</strong> un fisico<br />
«Adess dimm ti che diferenza ca ghè tra n'inzgner e 'n fisic?»<br />
(tutti fisici)<br />
Guglielmo Marconi<br />
Federico Faggin<br />
Graham Bell<br />
Thomas Edison<br />
Tim Berners-Lee<br />
Brattain, Baarden & Schockley<br />
1 Aprile 2011 Piero.Zucchelli@gmail.com 2
Cosa e’ un Imprenditore:<br />
« Entrepreneur » in ingle<strong>se</strong>/france<strong>se</strong><br />
Imprenditóre (Treccani) [der. di imprendere]. – Chi e<strong>se</strong>rcita professionalmente un’atti<strong>vi</strong>tà<br />
economica organizzata, di carattere industriale, agricolo o commerciale, al fine della<br />
produzione o dello scambio di beni o di <strong>se</strong>r<strong>vi</strong>zi; in <strong>se</strong>nso più ampio, chi, persona fisica o<br />
società, gestisce un’impresa.<br />
Entrepreneur (Webster): chi organizza, gestisce ed assume il rischio di una “business venture”.<br />
Non e’ una <strong>se</strong>mplice differenza linguistica tra imprendere ed intraprendere.<br />
Il modello d’impresa dei paesi anglosassoni e’ culturalmente diverso. E<strong>se</strong>mpi:<br />
• Creazione di una società per azioni (S.p.A., S.A., Inc., Ltd., A.G., A.B.)<br />
• Finanziamento di una società per azioni<br />
• Statuti e gestione di una società per azioni<br />
• Morte di una società per azioni<br />
1 Aprile 2011 Piero.Zucchelli@gmail.com 3
Cosa «fa» un fisico delle particelle?<br />
Ba<strong>se</strong> di<br />
conoscenze<br />
scientifiche<br />
Proposta di<br />
esperimento<br />
(finanziamento)<br />
Idea<br />
Costruzione<br />
dell’esperimento<br />
Verifica di<br />
fattibilità ed<br />
impatto<br />
scientifico<br />
E<strong>se</strong>cuzione<br />
dell’esperimento<br />
Progettazione di<br />
un esperimento<br />
Risultati<br />
dell’esperimento<br />
(articoli)<br />
1 Aprile 2011 Piero.Zucchelli@gmail.com 4
Cosa «fa» un Entrepreneur?<br />
Ba<strong>se</strong> di<br />
conoscenze<br />
Proposta di una<br />
ditta<br />
(finanziamento)<br />
Idea<br />
Costruzione<br />
della ditta<br />
Verifica di<br />
fattibilità ed<br />
impatto<br />
commerciale<br />
E<strong>se</strong>cuzione<br />
delle<br />
operazioni<br />
Progettazione<br />
di una ditta<br />
(business plan)<br />
Risultati<br />
(profitti)<br />
1 Aprile 2011 Piero.Zucchelli@gmail.com 5
«Come» lavora un fisico delle particelle?<br />
PS 135<br />
NA6<br />
UA2<br />
Aleph<br />
Atlas<br />
Esperimenti <strong>se</strong>mpre piu’ complessi<br />
ed internazionali <strong>vi</strong>a «collaborazioni»<br />
1960 1980 2000 2020 2040<br />
9 persone<br />
23 persone<br />
50 persone<br />
386 persone<br />
2500 persone<br />
1 Aprile 2011 Piero.Zucchelli@gmail.com 6
Cosa impara un fisico delle particelle?<br />
• Un ambiente relativamente autarchico –<br />
che stimola l’apprendimento e la creazione:<br />
<strong>Fisica</strong>, Matematica,<br />
Programmazione, Analisi Dati,<br />
Statistica, Elettronica, Informatica,<br />
Organizzazione, Regole di<br />
progettazione, Comunicazione,<br />
Finanza, Contabilità, Gestione di<br />
risor<strong>se</strong> umane, Scrittura di articoli.<br />
• …in conclusione: «imparare ad imparare»!<br />
1 Aprile 2011 Piero.Zucchelli@gmail.com 7
Cosa e’ un neutrino?<br />
• Ogni <strong>se</strong>condo, giorno e notte, 65 miliardi di neutrini dal sole<br />
attraversano un centimetro quadrato.<br />
Quindi:<br />
Non scaldano e non li vediamo<br />
Passano il globo terrestre <strong>se</strong>nza interagire<br />
Non producono/<strong>se</strong>ntono elettricità ne’ campi magnetici<br />
Non hanno massa (o quasi…)<br />
Loro padre Wolfgang Pauli (1930), ammetteva<br />
candidamente che probabilmente non erano<br />
rivelabili…fino al 1956 (Reines e Cowan, Premio Nobel)<br />
• L’ipotesi di Pauli: certi decadimenti radioatti<strong>vi</strong> (chiamati «beta»<br />
devono ine<strong>vi</strong>tabilmente produrre un neutrino. Un idea puramente<br />
concettuale, <strong>se</strong>nza supporto sperimentale diretto, scritta in una<br />
famosa lettera «Dear Radioactive Ladies and Gentlemen…»<br />
1 Aprile 2011 Piero.Zucchelli@gmail.com 8
Lo strumento principale in fisica delle<br />
particelle: l’acceleratore<br />
1 Aprile 2011<br />
1. Idea/brevetto di Wideroe (1943):<br />
accelerazione di particelle<br />
2. Gli anelli di accelerazione: un<br />
metodo efficace<br />
3. I collisionatori (Bruno Touschek): un<br />
fascio contro un altro fascio (CERN<br />
LHC a Ginevra)<br />
…Ma gli acceleratori possono<br />
accelerare solo particelle che<br />
<strong>se</strong>ntono l’effetto dell’elettricità e dei<br />
campi magnetici…<br />
…Allora altre particelle, come I<br />
neutrini, vanno accelerate<br />
diversamente.
I Fasci di neutrini “convenzionali”<br />
1. Accelerazione di particelle cariche, come nuclei d’idrogeno<br />
2. Urto del fascio contro un bersaglio metallico<br />
3. l’energia liberata si trasforma in nuova materia (nuove particelle)<br />
4. Alcune di queste si trasformano spontaneamente in neutrini<br />
5. I neutrini hanno memoria della direzione iniziale del fascio, e vanno<br />
(piu’ o meno) nella direzione desiderata.<br />
1 Aprile 2011
I limiti dei fasci di neutrini<br />
• Studiando I neutrini dal cosmo, si e’<br />
compreso recentemente che lo studio<br />
delle loro proprietà richiede fasci di neutrini<br />
“speciali”.<br />
• I neutrini devono <strong>vi</strong>aggiare grandi distanze<br />
(centinaia di chilometri) prima di es<strong>se</strong>re<br />
studiati, e quindi I fasci artificiali devono<br />
es<strong>se</strong>re estremamente collimati, intensi e<br />
puri.<br />
• I fasci di neutrini convenzionali, come il<br />
fascio in utilizzo tra il CERN di Ginevra ed I<br />
laboratori INFN del Gran Sasso, sono<br />
marginali nel migliorare le conoscenze gia’<br />
ottenute con neutrini provenienti dal<br />
cosmo.<br />
1 Aprile 2011
Il Beta-beam<br />
• Invenzione di P.Z. nel 2001: una tecnologia per<br />
accelerare neutrini ed in<strong>vi</strong>arli a grandi distanze<br />
• Una soluzione Innovativa e controversa, perch<strong>é</strong><br />
basata sui due principi ben noti « a tutti »:<br />
– L’accelerazione limitata a particelle cariche<br />
– La produzione di neutrini in decadimenti radioatti<strong>vi</strong><br />
1 Aprile 2011 Piero.Zucchelli@gmail.com 12
Come nasce un’idea?<br />
• Una lunga e difficile giornata su tutt’altri<br />
problemi «ingegneristici»<br />
• Rientrando in auto a casa, l’idea nasce e si<br />
completa in meno di due chilometri: 2<br />
minuti?<br />
1 Aprile 2011 Piero.Zucchelli@gmail.com 13
L’idea originale<br />
• …scritta sul primo<br />
foglio disponibile, al<br />
rientro a casa.<br />
• L’articolo – poi<br />
pubblicato su Physics<br />
Letters - e’ stato scritto<br />
la notte stessa e<br />
sottomesso per<br />
pubblicazione<br />
all’alba.<br />
1 Aprile 2011
Il concetto del beta-beam<br />
• Accelerare un nucleo radioattivo in<br />
un acceleratore. Quando il nucleo<br />
decade, emette un neutrino<br />
collimato nella direzione del fascio.<br />
• Il nucleo radioattivo (bombardiere)<br />
e’ facilmente accelerato e pilotato<br />
perch<strong>é</strong> <strong>se</strong>nte i campi magnetici ed<br />
elettrici.<br />
• Il neutrino (bomba) <strong>vi</strong>ene emesso<br />
nel decadimento radioattivo e<br />
« ricorda bene » la traiettoria del<br />
nucleo perche’ <strong>vi</strong>ene sganciato<br />
con poca energia per allontanarsi.<br />
(…la bomba, precipita verticalmente<br />
perche’ la terra la attira…)<br />
1 Aprile 2011 Piero.Zucchelli@gmail.com 15
Le distanze nella ricerca<br />
• <strong>Fisica</strong> nucleare<br />
(ISOLDE)<br />
• <strong>Fisica</strong> dei neutrini<br />
(CHORUS)<br />
• Nessun contatto tra le<br />
due comunità<br />
• E<strong>se</strong>mpio illustre:<br />
K. Mullis, Premio Nobel<br />
in chimica per<br />
l’invenzione della PCR<br />
(copia del DNA).<br />
1 Aprile 2011
…Reazioni “eterogenee”…<br />
Il moderatore:” Ora Piero ci racconta perch<strong>é</strong> siamo tutti degli stupidi”<br />
Lo scettico: “Non c’e’ modo di produrre ioni radioatti<strong>vi</strong> ed accelerarli”<br />
Il Cosa-Nostra: “Cosa vuoi fare? Distruggere il progetto di Neutrino Factory?”<br />
L’ambientalista: “ci sarebbe troppa radioatti<strong>vi</strong>tà nei pays-de-Gex”<br />
I fatalisti: “la <strong>vi</strong>ta dei nuclei radioatti<strong>vi</strong> e’ troppo corta o troppo lunga”<br />
Lo stratega: “aspetta che LHC sia in funzione, e pubblicalo dopo”<br />
L’egocentrico: “Perche’ non ci ho pensato IO?”<br />
La prima risposta dell’esaminatore di Physics Letters: “In sommario, l’idea e’<br />
impossibile anche per un risultato modesto”<br />
1 Aprile 2011
Scena I<br />
• Incontro casuale a IKEA con un signore svede<strong>se</strong>, stesso<br />
tavolo (primavera 2002).<br />
• pre<strong>se</strong>ntazione di un fisico CERN<br />
• pre<strong>se</strong>ntazione di un «investitore» in scienze della <strong>vi</strong>ta.<br />
• Piacevole scambio di opinioni «sull’utilità» della scienza.<br />
1 Aprile 2011 Piero.Zucchelli@gmail.com 18
Scena II<br />
• Sfida(2002): inventare qualcosa di utile<br />
per qualcun’altro, «uscendo dal<br />
Convento».<br />
1 Aprile 2011 Piero.Zucchelli@gmail.com 19
Cosa e’ una proteina kina<strong>se</strong>?<br />
La Src Kina<strong>se</strong> umana: una<br />
molecula che pesa<br />
esattamente come 59704<br />
atomi di idrogeno,<br />
caratterizzata da una<br />
<strong>se</strong>quenza precisa di 535<br />
amminoacidi che si<br />
“arrotolano” in una maniera<br />
precisa<br />
GSNKSKPKDASQRRRSLEPAENVHGAGGGAFPASQTPSKPA<br />
SADGHRGPSAAFAPAAAEPKLFGGFNSSDTVTSPQRAGPLA<br />
GGVTTFVALYDYESRTETDLSFKKGERLQIVNNTEGDWWL<br />
AHSLSTGQTGYIPSNYVAPSDSIQAEEWYFGKITRRESERLL<br />
LNAENPRGTFLVRESETTKGAYCLSVSDFDNAKGLNVKHY<br />
KIRKLDSGGFYITSRTQFNSLQQLVAYYSKHADGLCHRLTT<br />
VCPTSKPQTQGLAKDAWEIPRESLRLEVKLGQGCFGEVWM<br />
GTWNGTTRVAIKTLKPGTMSPEAFLQEAQVMKKLRHEKLV<br />
QLYAVVSEEPIYIVTEYMSKGSLLDFLKGETGKYLRLPQLV<br />
DMAAQIASGMAYVERMNYVHRDLRAANILVGENLVCKVA<br />
DFGLARLIEDNEYTARQGAKFPIKWTAPEAALYGRFTIKSD<br />
VWSFGILLTELTTKGRVPYPGMVNREVLDQVERGYRMPCP<br />
PECPESLHDLMCQCWRKEPEERPTFEYLQAFLEDYFTSTEPQ<br />
YQPGENL<br />
1 Aprile 2011
…Ma quante Kina<strong>se</strong>?<br />
In una cellula umana, ci sono 518<br />
kina<strong>se</strong> attive – con funzioni<br />
biologiche differenti<br />
1 Aprile 2011
1 Aprile 2011<br />
Quale e’ l’utilità?<br />
• Il primo inibitore di kina<strong>se</strong><br />
contro la Leucemia cronica<br />
(11960 casi e 9000 decessi<br />
negli Stati Uniti nel 2004) e<br />
tumori gastro-intestinali.<br />
• >90% di successo nei tests<br />
clinici
La Valvola La<strong>se</strong>r Virtuale (VLV)<br />
• Miniaturizzazione di esperimenti biologici:<br />
reazioni in volumi di nano-litri per fare 1000<br />
esperimenti al posto di uno.<br />
• Effettuare esperimenti biologici complessi<br />
attraverso la programmazione di un<br />
computer<br />
• «Lab-on-a-Chip»<br />
1 Aprile 2011 Piero.Zucchelli@gmail.com 23
La Valvola La<strong>se</strong>r Virtuale (2002)<br />
• Concepire una valvola per liquidi caratterizzata da:<br />
– As<strong>se</strong>nza di parti meccaniche ed in mo<strong>vi</strong>mento<br />
– As<strong>se</strong>nza di connettori elettrici e linee di controllo<br />
– 0.000$ costo marginale (Chip da gettare dopo l’uso)<br />
– Piu’ piccola di 0.1 mm per miniaturizzare i volumi<br />
• Una valvola con queste caratteristiche, puo’ rendere possibile<br />
l’automazione programmabile della biologia - come il<br />
transistor ha reso possibili i microprocessori<br />
1 Aprile 2011 Piero.Zucchelli@gmail.com 24
La VLV permette di fare esperimenti biologici programmabili <strong>vi</strong>a<br />
software, <strong>se</strong>nza intervento dell’operatore.<br />
Programmare<br />
Un processo biologico<br />
In maniera <strong>vi</strong>rtuale<br />
Aggiungere<br />
Reatti<strong>vi</strong> sul<br />
Lab-on-a-chip<br />
Caricare i<br />
Lab-on-a-chip<br />
Sullo strumento<br />
Leggere I risultati<br />
Attraverso rivelazione<br />
dei <strong>se</strong>gnali fluorescenti
La Piattaforma Lab-on-a-Chip:<br />
dallo s<strong>vi</strong>luppo di nuo<strong>vi</strong> farmaci alla diagnostica
27<br />
Microfluidica Programmabile<br />
400 µm
28<br />
Microfluidica Programmabile<br />
400 µm
29<br />
Microfluidica Programmabile<br />
400 µm
30<br />
Microfluidica Programmabile<br />
400 µm
31<br />
Microfluidica Programmabile<br />
Liquido<br />
Plastica<br />
400 µm<br />
Vista Laterale<br />
Ca<strong>vi</strong>tà microfluidiche<br />
Film sottile soggetto<br />
ad ablazione tramite<br />
La<strong>se</strong>r
32<br />
Microfluidica Programmabile<br />
Liquido<br />
La<strong>se</strong>r<br />
Plastica<br />
400 µm<br />
Vista Laterale<br />
Ca<strong>vi</strong>tà microfluidiche<br />
Film sottile soggetto<br />
ad ablazione tramite<br />
La<strong>se</strong>r
33<br />
La programmabilità della VLV
La programmabilità della VLV
35<br />
La programmabilità della VLV<br />
Campione A<br />
Campione B<br />
Reagente X<br />
Reagente Y<br />
Buffer
La posizione<br />
della valvola<br />
definisce il<br />
volume da<br />
estrarre<br />
La posizione<br />
della valvola<br />
definisce il<br />
percorso del<br />
liquido<br />
La<br />
sincronizzazione<br />
dei reagenti<br />
dipende dal<br />
momento in cui<br />
la valvola <strong>vi</strong>ene<br />
e<strong>se</strong>guita 36<br />
La programmabilità della VLV<br />
Campione A<br />
Campione B<br />
Reagente X<br />
Reagente Y<br />
A-X A-Y B-X B-Y<br />
Buffer<br />
Una camera<br />
puo’ rifornire<br />
una<br />
molteplicità<br />
Di altre<br />
camere<br />
Forza centrifuga centrifuga
37<br />
E<strong>se</strong>mpio: Un test immunologico su 1 mm 3 di sangue<br />
Diluente<br />
Altri Reagenti<br />
Lettura cinetica<br />
Sangue<br />
Separazione<br />
Diluizione di Plasma<br />
Pannello di Test<br />
Immunologici<br />
200 µm
38<br />
E<strong>se</strong>mpio: Un test immunologico su 1 mm 3 di sangue<br />
Diluente<br />
Altri Reagenti<br />
Lettura cinetica<br />
Sangue<br />
Separazione<br />
Diluizione di Plasma<br />
Pannello di Test<br />
Immunologici<br />
200 µm
E<strong>se</strong>mpio: evoluzione temporale di una<br />
reazione enzimatica<br />
• 192 reazioni in parallelo di<br />
una proteina (protea<strong>se</strong>)<br />
in condizioni differenti<br />
• Ogni esperimento: 200<br />
nanolitri di campione (0.2<br />
mm3 )<br />
• Le reazioni avvengono e<br />
sono lette<br />
simultaneamente<br />
39
40<br />
E<strong>se</strong>mpio: Cristallizzazione e diffrazione di proteine<br />
100 µm
41<br />
E<strong>se</strong>mpio: Cristallizzazione e diffrazione di proteine<br />
100 µm
42<br />
E<strong>se</strong>mpio: Cristallizzazione e diffrazione di proteine<br />
100 µm
E<strong>se</strong>mpio: sintesi extra-cellulare di proteine<br />
• Proteine ricettori di membrana:<br />
Espressione extra-cellulare di<br />
una proteina fluorescente<br />
modificata, GFP-Nk1, <strong>vi</strong>a<br />
ribosomi vegetali.<br />
• Il <strong>se</strong>gnale fluorescente indica la<br />
costruzione della proteina a<br />
partire da aminoacidi in<br />
soluzione<br />
43
• Test genetici per<br />
stabilire la<br />
compatibilità e<br />
l’efficacia di un<br />
farmaco<br />
(farmacogenomica)<br />
• Test ad alta<br />
<strong>se</strong>nsibilità per<br />
determinare<br />
precocemente<br />
la pre<strong>se</strong>nza di<br />
tumori<br />
La VLV in diagnostica
• Le stes<strong>se</strong> soluzioni<br />
technologiche<br />
incontrate e s<strong>vi</strong>luppate<br />
in fisica delle particelle<br />
• Lo stesso processo<br />
dedicato allo s<strong>vi</strong>luppo<br />
di un prodotto<br />
• principi di fisica e<br />
metodologie<br />
conosciute, pero’<br />
applicate in maniera<br />
innovativa.<br />
Sotto il coperchio<br />
La<strong>se</strong>rs<br />
Fotomoltiplicatori<br />
Fibre ottiche e ottica<br />
Controllo in tempo reale<br />
Processazione d’immagini<br />
Misure di tempo di volo<br />
Programmazione FPGA<br />
Fit multi-dimensionali<br />
Analisi dei dati<br />
Statistica
Le mie personalissime conclusioni<br />
1. Se non hai una risposta, bisogna fare un passo indietro e<br />
cercare l’altra dimensione.<br />
2. Il fatto di avere una risposta non vuol dire di aver trovato la<br />
soluzione giusta.<br />
3. Non credere sia impossibile perch<strong>é</strong> nessuno lo ha fatto prima<br />
4. Siamo condizionati dal punto di <strong>vi</strong>sta personale e culturale, piu’<br />
sappiamo piu’ rinunciamo.<br />
1 Aprile 2011 Piero.Zucchelli@gmail.com 46
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